تبديل لفات التتابع في الدوائر التيار المباشرعادة ما تكون حماية المرحلات والأتمتة مصحوبة بجهد زائد كبير ، مما قد يشكل خطورة على أجهزة أشباه الموصلات المستخدمة في هذه الدوائر. لحماية الترانزستورات التي تعمل في وضع التبديل ، بدأ استخدام الدوائر الواقية (الشكل 1) ، والتي يتم توصيلها بالتوازي مع لف مرحل التبديل (الشكل 2 - هنا يتم تمثيل لف مرحل التبديل بالمكافئ الدائرة - الحث L ، المكون النشط للمقاومة R والسعة الناتجة من الدوران إلى الدوران C) وتقليل الجهد الزائد الذي يحدث بين طرفي الملف 1 و 2.

ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، لا يتم إيلاء اهتمام كافٍ لتحديد معايير سلاسل الحماية وتقييم تأثيرها على تشغيل أجهزة حماية الترحيل. بالإضافة إلى ذلك ، في تطوير وتصميم أجهزة حماية الترحيل باستخدام الثنائيات شبه الموصلة الخاضعة لتبديل الجهد الزائد ، لا يتم توفير حماية الثنائيات في كثير من الحالات.

هذا يؤدي إلى فشل متكرر إلى حد ما في الثنائيات وفشل الجهاز أو تشغيله بشكل غير صحيح. مثال على الدوائر التي يمكن أن تؤثر فيها الفولتية الزائدة على الصمام الثنائي هي الدائرة الموضحة في الشكل 3. هنا ، يكون الصمام الثنائي الفاصل VD تحت تأثير الجهد الزائد للتبديل ويمكن أن يتضرر عندما تفتح جهات الاتصال KI وتغلق جهات الاتصال K2. لحماية هذا الصمام الثنائي ، يجب توصيل دائرة واقية بالمطاريف 1 و 2 من لف تتابع K3. يمكن حماية الثنائيات بنفس معدات الحماية المستخدمة لحماية الترانزستورات (الشكل 1).

8.1 اختيار الثنائيات

يتم اختيار الثنائيات الدائرية الواقية بناءً على الحالة:

ه< 0,7*Uдоп. (5)

بالنظر إلى أن E = 220 فولت ، نختار صمامًا ثنائيًا من النوع D229B ، والذي يحتوي على Udop = 400V.

8.2 اختيار المقاومات

يتم تحديد قيم مقاومة المقاوم باستخدام المنحنيات في الشكل 4 وتتوافق مع نقطة تقاطع منحنى Um = f (Rp) مع الخط المستقيم 0.7 * Uadm.-E = 0.7 * 400-220 = 60V ، بالتوازي مع محور Rp.

في الدوائر الموضحة في الشكل P-1b و P-2b و P-3b ، يتم تحديد مقاومة مقاوم الدائرة الواقية من منحنيات المرحل RP-251 و RPU-2 وبالتالي تساوي R = 2.4 كيلو أوم ، R5 = 4.2 كيلو أوم ، R7 = 4.2 كيلو أوم.

إن حساب الدائرة في الشكل P-5c هو حالة الإيقاف عن طريق جهات الاتصال K3 لثلاث لفات مرحل متوازية متصلة K6 و K7 و K8 مع الوضع المغلق لجهات الاتصال K1. في هذه الحالة ، إذا لم يكن هناك دارة واقية في الدائرة في الشكل P-5c ، فإن الثنائيات VD1 و VD2 تتعرض لجهد تبديل زائد. تُعرَّف مقاومة المقاوم لسلسلة الحماية بأنها مكافئة لثلاث مقاومات متساوية متصلة بالتوازي ، أحدها (Rp) محدد من المنحنى في الشكل .4 لمرحل RP-23:

R2 \ u003d Rp / 3 \ u003d 2.2 / 3 \ u003d 0.773 كيلو أوم

في الدائرة الموضحة في الشكل P-5c ، فإن النظر في إمكانية تشغيل مرحل K8 عند فتح جهات الاتصال K2 يستحق الاهتمام. يمكن الحصول على إجابة هذا السؤال في الحالة قيد النظر من خلال مقارنة القيمة القصوى للتيار المار عبر ملف التتابع K8 في الوضع العابر مع الحد الأدنى لتيار التشغيل لهذا المرحل. التيار الذي يمر به في لف التتابع K8 عندما تفتح جهات الاتصال K2 هو مجموع التيار I1 ، وهو جزء من مجموع التيارات في لفات المرحلات K4 و K5 والتيار I2 - جزء من مجموع التيارات في لفات التتابع K6 ، K7. يتم تحديد القيم القصوى للتيارات I1 و I2 و I على النحو التالي:

هنا: Ik4 ، Ik5 ، Ik6 ، Ik7 - تيارات تمر ، على التوالي ، في لفات التتابع K4 ، K5 ، K6 ، K7.

• 220 - جهد إمداد الطاقة (V) ؛
• 9300 ، 9250 - مقاومة التيار المستمر ، على التوالي ، لملف التتابع RP-23 وملف التتابع RP-223 المتصلين في سلسلة بمقاوم إضافي (أوم).

الحد الأدنى لتيار التشغيل لمرحل K8 (RP-23):

وبالتالي ، فإن مقدار التيار المار في لف التتابع K8 عند فتح جهات الاتصال K2 لا يكفي لتشغيل المرحل (إذا كان Im> Iav.k8 ، فسيعمل المرحل K8 عندما تكون الحالة
tb> tav ، حيث:

• tav - الوقت الذي تكون خلاله Im> Iav.k8 ؛
• tb - وقت تشغيل التتابع K8.

9 المراجع:

• 1. Fedorov Yu.K. ، تحليل فعالية وسائل حماية أجهزة أشباه الموصلات من تبديل الفولتية الزائدة في دوائر التيار المستمر لحماية وأتمتة التتابع ، "المحطات الكهربائية" ، رقم 7 ، 1977
• 2. دليل الثنائيات شبه الموصلة والترانزستورات والدوائر المتكاملة. تحت رئاسة التحرير العامة. ن. جوريونوفا ، 1972
• 3. Fedorov Yu.K. ، الجهد الزائد أثناء الإغلاق الخالي من القوس لدوائر DC الاستقرائي في أنظمة حماية التتابع والأتمتة ، "المحطات الكهربائية" ، رقم 2 ، 1973
• 4. Alekseev V.S.، Varganov G.P.، ​​Panfilov B.I.، Rosenblum R.Z.، Protection relay، ed. "الطاقة" ، M. ، 1976

يتم استخدامه عندما يكون من غير المرغوب فيه أو المستحيل تثبيت دائرة RC بالتوازي مع جهات اتصال الترحيل. يتم عرض القيم التقريبية التالية للعناصر للحساب:

C \ u003d 0.5 ... 1 ميكرو فاراد لكل 1 أمبير من تيار الحمل ؛

R = 50 ... 100٪ من مقاومة الحمل.

بعد حساب التصنيفين R و C ، من الضروري التحقق من الحمل الإضافي لجهات اتصال الترحيل التي تحدث أثناء العملية المؤقتة (شحن المكثف) ، كما هو موضح أعلاه.

قيم R و C المعطاة ليست مثالية. إذا كانت الحماية الكاملة لجهات الاتصال وإدراك الحد الأقصى من موارد التتابع مطلوبة ، فمن الضروري إجراء تجربة واختيار مقاوم ومكثف تجريبيًا ، ومراقبة العبور باستخدام راسم الذبذبات.

مزايا دائرة RC بالتوازي مع الحمل:

قمع جيد للقوس ، لا توجد تيارات تسرب للحمل من خلال ملامسات الترحيل المفتوحة.

عيوب:

عند تحميل تيار يزيد عن 10 أ ، تؤدي قيم السعة الكبيرة إلى الحاجة إلى تركيب مكثفات كبيرة ومكلفة نسبيًا ؛ من المستحسن التحقق التجريبي واختيار العناصر لتحسين الدائرة.

تُظهر الصور أشكال موجة الجهد على الحمل الاستقرائي في لحظة انقطاع التيار الكهربائي دون تحويل (الشكل 33) ومع تثبيت دائرة RC (الشكل 34). كلا الشكلين الموجيين لهما مقياس عمودي 100 فولت / div.

لا يوجد تعليق خاص مطلوب هنا ، يظهر تأثير تثبيت دائرة إطفاء شرارة على الفور. إن عملية توليد تداخل عالي التردد عالي الجهد في لحظة فتح جهات الاتصال أمر مذهل ، وسنعود إلى هذه الظاهرة عند تحليل EMC للتتابع.

تم التقاط الصور من تقرير جامعي حول تحسين دوائر التحكم عن بعد المثبتة بالتوازي مع جهات اتصال الترحيل. أجرى مؤلف التقرير تحليلًا رياضيًا معقدًا لسلوك الحمل الاستقرائي باستخدام تحويلة RC ، ولكن في النهاية ، تم تقليل التوصيات الخاصة بحساب العناصر إلى صيغتين:

الشكل 33
يؤدي إيقاف تشغيل الحمل الاستقرائي إلى حدوث عابر شديد التعقيد

الشكل 34
تم التحديد بشكل صحيح سلسلة واقية RCيزيل تماما العملية العابرة

حيث C هي السعة لدائرة RC ، ميكروفاراد ، أنا هو تيار التشغيل للحمل. لكن؛

R \ u003d Eo / (10 * I * (1 + 50 / Eo))

حيث Eo هو الجهد على الحمل. V ، I - تحميل تيار التشغيل. A ، R - مقاومة دائرة RC ، أوم.

الجواب: C \ u003d 0.1 ميكروفاراد ، R \ u003d 20 أوم. هذه المعلمات في اتفاق ممتاز مع الرسم البياني المقدم سابقًا.

في الختام ، دعنا نتعرف على الجدول من نفس التقرير ، والذي يوضح الجهد المقاس عمليًا ووقت التأخير لمختلف دوائر إطفاء الشرر. كان الحمل الاستقرائي التتابع الكهرومغناطيسيبجهد ملف يبلغ 28 VDC / 1 W ، تم تثبيت دائرة إطفاء الشرارة بالتوازي مع ملف الترحيل.

) واليوم سننظر في عنصر أساسي آخر - ألا وهو مكثف. أيضا في هذه المقالة سوف ننظر تفريق ودمج دائرة RC.

يمكننا القول بشكل مبسط أن المكثف هو المقاوم ، ولكنه ليس مقاومًا عاديًا ، ولكنه يعتمد على التردد. وإذا كان التيار في المقاوم متناسبًا مع الجهد ، فعندئذ يكون التيار في المكثف متناسبًا ليس فقط مع الجهد ، ولكن مع معدل تغيره. تتميز المكثفات بكمية فيزيائية مثل السعة ، والتي تُقاس بوحدة فاراد. صحيح ، 1 فاراد هو جحيم الكثير من السعة ، وعادة ما يتم قياس السعات في نانوفاراد (nF) ، ميكروفاراد (uF) ، بيكوفاراد (pF) ، إلخ.

كما هو الحال في المقالة حول المقاومات ، دعنا أولاً نلقي نظرة عليها التوصيل المتوازي والمتسلسل للمكثفات. وإذا قارنا مرة أخرى اتصالات المكثفات بوصلات المقاومات ، فكل شيء عكس ذلك تمامًا)

السعة الإجمالية في حالة اتصال موازيةالمكثفاتسوف تساوي.

السعة الإجمالية في حالة اتصال تسلسليالمكثفاتسيكون مثل هذا:

مع توصيلات المكثفات ببعضها البعض ، من حيث المبدأ ، كل شيء واضح ، ولا يوجد شيء خاص يمكن شرحه ، لذلك دعنا ننتقل 😉

إذا كتبنا المعادلة التفاضلية المتعلقة بالتيار والجهد في هذه الدائرة ، ثم حللناها ، فسنحصل على تعبير وفقًا لشحن وتفريغ المكثف. لن أقوم بتحميل رياضيات غير ضرورية هنا ، فقط انظر إلى النتيجة النهائية:

أي أن تفريغ وشحن المكثف يحدث وفقًا لقانون أسي ، انظر إلى الرسوم البيانية:

كما ترى ، فإن قيمة الوقت τ موضحة هنا بشكل منفصل. تأكد من تذكر هذه القيمة - هذا هو ثابت الوقت لدائرة RC وهو يساوي: τ \ u003d R * C. تشير الرسوم البيانية ، من حيث المبدأ ، إلى مقدار شحن / تفريغ المكثف خلال هذا الوقت ، لذلك لن نتطرق إلى هذا مرة أخرى. بالمناسبة ، هناك قاعدة مفيدة - في وقت يساوي خمسة ثوابت زمنية لدائرة RC ، يتم شحن المكثف أو تفريغه بنسبة 99 ٪ ، حسنًا ، يمكننا افتراض ذلك تمامًا)

ماذا يعني كل هذا وماذا تعني شريحة المكثفات؟

وكل شيء بسيط ، الحقيقة هي أنه إذا تم تطبيق جهد ثابت على المكثف ، فسيتم شحنه ببساطة وهذا كل شيء ، ولكن إذا كان الجهد المطبق متغيرًا ، فسيبدأ كل شيء. سيتم بعد ذلك تفريغ المكثف ، ثم شحنه ، على التوالي ، سيتم تشغيل التيار في الدائرة. ونتيجة لذلك ، حصلنا على نتيجة مهمة - تتدفق بسهولة عبر المكثف التيار المتناوب، لكن الثابت لا يستطيع. لذلك ، فإن أحد أهم أغراض المكثف هو فصل مكونات التيار المستمر والتيار المتردد للتيار في الدائرة.

لقد اكتشفناها ، والآن سأخبرك عنها التفريق بين دوائر التحكم عن بعد ودمجها.

التفريقسلسلة RC.

تسمى سلسلة التمايز أيضًا مرشح التمرير العالي - مرشح التمرير العالي ، يتم تقديم دائرته أدناه:

كما يوحي الاسم ، نعم ، في الواقع ، يمكن رؤية ذلك من المخطط - دائرة RCلا يمر المكون الثابت ، والمتغير يمر بهدوء عبر المكثف إلى الخرج. مرة أخرى ، يلمح الاسم إلى أننا سنحصل على تفاضل دالة الإدخال عند الإخراج. دعنا نحاول تطبيق إشارة مستطيلة على مدخلات دائرة التفاضل ونرى ما يحدث عند الخرج:

عندما لا يتغير جهد الدخل ، يكون الناتج صفرًا ، لأن التفاضل ليس أكثر من معدل تغير الوظيفة. أثناء ارتفاع الجهد عند المدخلات ، يكون المشتق كبيرًا ونلاحظ حدوث طفرات في الإخراج. كل شيء منطقي

وماذا يجب أن نقدم لمدخلات هذا سلاسل RC، إذا أردنا الحصول على نبضات مستطيلة في الخرج؟ هذا صحيح - جهد سن المنشار. نظرًا لأن المنشار يتكون من أقسام خطية ، سيعطينا كل منها عند الخرج مستوى ثابتًا يقابل معدل تغير الجهد ، ثم في المجموع الناتج التفريق بين سلسلة RCنحصل على نبضات مستطيلة.

الدمجسلسلة RC.

حان الوقت الآن لسلسلة التكامل. يسمى أيضًا عامل التصفية ترددات منخفضة. عن طريق القياس ، من السهل تخمين أن دائرة الدمج تمر بالمكون الثابت ، والمتغير يمر عبر المكثف ولا ينتقل إلى الخرج. يبدو المخطط كما يلي:

إذا كنت تتذكر القليل من الرياضيات وكتبت التعبيرات عن الفولتية والتيارات ، فقد اتضح أن جهد الخرج هو جزء لا يتجزأ من جهد الدخل. هكذا حصلت السلسلة على اسمها.

لذلك ، قمنا بفحص مخططات بسيطة مهمة للغاية ، وإن كانت للوهلة الأولى. من المهم أن نفهم على الفور كيف يعمل كل شيء ولماذا كل هذا مطلوب على الإطلاق ، بحيث يمكنك لاحقًا ، عند حل مشكلات معينة ، رؤية حل دائرة مناسب. بشكل عام نراكم قريبًا في المقالات التالية ، إذا كان لديك أي أسئلة ، فتأكد من طرح 😉